乳化液廢水預(yù)處理中快速破乳技術(shù)

　　破乳是乳化液廢水處理的關(guān)鍵步驟，目前的主流破乳方法可分為物理法、化學(xué)法。物理法主要是通過調(diào)節(jié)溫度(熱處理、冷凍與解凍)、借用外力(重力、離心、震動(dòng)、膜技術(shù)、超聲波及電磁技術(shù)等)破壞乳化液的油水界面實(shí)現(xiàn)油水分離，物理法破乳一般所需時(shí)間長或能耗高?；瘜W(xué)破乳法是通過投加化學(xué)藥劑改變油水界面的性質(zhì)或強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)破乳，一般化學(xué)破乳對(duì)破乳劑的選擇性較強(qiáng)，一般破乳后的廢水中需要增加后續(xù)氣浮、混凝等技術(shù)進(jìn)一步去除破乳后廢水中的油類或懸浮物。

　　本研究從乳化液廢水快速破乳出發(fā)，以化學(xué)破乳為基礎(chǔ)，選用陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)作為破乳劑，考察其破乳效果及影響因素。

　　1、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 各指標(biāo)分析方法

　　pH采用pHS-3C精密pH計(jì)測定，COD分析采用快速密閉催化消解法，含油率測定采用重量法，懸浮物(SS)測定采用重量法，熱值測定采用5E-C5500測定。

　　1.2 乳化液廢水水質(zhì)

　　實(shí)驗(yàn)所用廢水為某廠產(chǎn)生的乳化液廢水，其各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

　　1.3 破乳劑的選擇

　　由于大多數(shù)乳化液添加成分為陰離子表面活性劑，因此可選擇與之具有相反電荷――陽離子的破乳劑，破壞油水界面的雙電子層結(jié)構(gòu)，另外，同時(shí)兼顧所選破乳劑還需具有絮凝凝聚作用，以使在破乳的同時(shí)能夠同時(shí)去除乳化液廢水中的SS，達(dá)到破乳與絮凝的雙重目的，最終本研究選取陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)作為破乳劑。本實(shí)驗(yàn)所用CPAM濃度為0.1%，分子量：1000萬，實(shí)驗(yàn)前先配制完成，靜置陳化12h后使用。

　　1.4 實(shí)驗(yàn)方法

　　1.4.1 投加量的確定

　　量筒量取500mL該乳化液廢水，倒入800mL燒杯中，調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速為200r/min，分別按體積比加入1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%濃度0.1%CPAM溶液，30min后停止攪拌，靜置2h后，用虹吸法取下部清液，測定COD、含油率和SS含量。

　　1.4.2 攪拌速度的確定

　　量筒量取500mL該乳化液廢水，倒入800mL燒杯中，加入由3.2.1確定的0.1%CPAM投加量，調(diào)整轉(zhuǎn)速分別為100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、400r/min，反應(yīng)30min后停止攪拌，靜置2h后，用虹吸法取下部清液，測定COD、含油率和SS含量。

　　1.4.3 反應(yīng)時(shí)間的確定

　　量筒量取500mL該乳化液廢水，倒入800mL燒杯中，調(diào)整轉(zhuǎn)速為1.4.2確定值，加入0.1%CPAM投加量，分別于3min、5min、8min、10min、15min、30min、60min取樣，測定COD、含油率和SS含量。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 最佳投加量的確定

　　從圖1和2可以看出，隨著CPAM投加量的增加，COD、含油率、SS去除率逐漸升高，廢水濁度也隨著投加量的增加而逐漸降低，當(dāng)CPAM投加量為0.25g/L時(shí)，各指標(biāo)去除率達(dá)到最高值，出水中COD、含油率、SS濃度分別為：8440mg/L、92mg/L、0mg/L，對(duì)COD、含油率、SS去除率分別為：75.25%、96.79%和100.00%，出水澄清透明，油類和SS最終以黑色粘性油泥形式得以去除。但隨著CPAM投加量的增加，COD、含油率和SS去除效果反而下降，其主要原因是CPAM投加過量，CPAM本身是高分子有機(jī)物，過量的CPAM增加了出水中的COD，另外，由于CPAM本身帶正電荷，基于破乳和混凝的壓縮雙電層機(jī)理，過量的CPAM使粒子表面帶正電荷，根據(jù)同極相斥的原理，反而降低了油和SS的去除效果。因此，對(duì)于此廢乳化液水，CPAM的最佳投加量為0.25g/L。

　　2.2 攪拌速度對(duì)處理效果的影響

　　圖3為不同攪拌速度下CPAM對(duì)該乳化液廢水COD去除效果，從圖中可以看出，攪拌速度對(duì)COD去除率有一定的影響，不同攪拌速度下COD去除效果不同。第一階段隨著攪拌速度的增加COD去除效果也隨之增加，當(dāng)攪拌速度大于150r/min時(shí)，進(jìn)入第二階段，COD去除效率開始不斷隨著轉(zhuǎn)速的增加而下降。主要原因?yàn)椋簲嚢杷俣忍珻PAM與乳化液廢水不能快速充分均勻的混合，在一定反應(yīng)時(shí)間內(nèi)使破乳不完全，一方面使出水中含油率增加，同時(shí)影響混凝效果，而油類和SS都會(huì)增加出水中的COD;當(dāng)攪拌速度太快時(shí)，雖然有利于混勻和快速反應(yīng)，但也會(huì)對(duì)已經(jīng)形成的油泥絮體進(jìn)行破壞，油泥絮體在高速的攪拌產(chǎn)生的剪切力下重新破碎為細(xì)小絮體，從而影響了處理效果。因此，該反應(yīng)攪拌速度為150r/min時(shí)COD去除效果最佳，此時(shí)COD、含油率、SS去除率分別為80.53%、92.43%和100%。

　　2.3 反應(yīng)時(shí)間的確定

　　圖4為不同反應(yīng)時(shí)間下各指標(biāo)去除效果，從圖中可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長COD、含油率、SS去除效果逐漸上升，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到十分鐘后，各指標(biāo)基本變化不大，說明破乳效果已經(jīng)完全，因此，反應(yīng)時(shí)間定為10min。

　　綜上所述：對(duì)該廠產(chǎn)生的乳化液廢水，用CPAM作破乳劑可以取的良好的處理效果，其最佳處理?xiàng)l件為：在150r/min攪拌下，CPAM投加量0.25g/L，反應(yīng)10min，此時(shí)，出水COD8400mg/L，去除率75.37%，含油率85mg/L，去除率97.04%、SS低于檢測下限，去除率100%，最終油類、SS和投加的絮凝劑以黑色團(tuán)狀粘性油泥形式去除，出水黃色透明，油水分離方便、快捷、高效，在該條件下最終出水水質(zhì)見表2。

　　3、油泥的用途探討

　　破乳后產(chǎn)生的灰黑色粘性油泥含有大量的油類、高分子物質(zhì)和其他雜質(zhì)，有機(jī)物含量高，具有一定的熱值，本實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的絮體沉淀物質(zhì)分離后測定了其熱值，結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：油泥的熱值均高于原煤的熱值(20934kj/kg)，可送往焚燒處理或作為替代性燃料。

　　4、廢水驗(yàn)證

　　為了考察本法對(duì)其他乳化液廢水的適用性，特設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)。

　　4.1 廢水來源與水質(zhì)

　　本研究另外選取了兩種乳化液廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第一種為某廠產(chǎn)生的乳化液廢水，第二種為某公司震動(dòng)膜超濾系統(tǒng)處理不同來源乳化液廢水過程中產(chǎn)生的高濃度濃縮液，廢水水質(zhì)見表4。

　　4.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　由于水質(zhì)的不同，CPAM投加量也不同，因此本驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中對(duì)所選兩種廢水CPAM用量進(jìn)行了探索，對(duì)攪拌速度和反應(yīng)時(shí)間不在研究，主要是探究此法的普適性，具體實(shí)驗(yàn)方法如下：量筒分別量取300mL上述兩種廢水于1000mL燒杯中，調(diào)整攪拌速度150r/min，分別加入不同量的0.1%CPAM溶液，反應(yīng)10分鐘后取樣檢測廢水中的COD、含油率和SS。

　　4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　CPAM對(duì)所選兩種乳化液廢水均有一定的去除效果，隨著投加量的增加，COD、含油率和SS的去除效果變化趨勢(shì)與之前實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基本一致，出水澄清透明略帶黃色，油類、SS以灰黑色粘性油泥的形式去除。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中所選第一種乳化液廢水CPAM最佳用量為1.2g/l，此時(shí)COD、含油率、SS去除率分別為：90.64%、98.04%和99.92%;濃縮液CPAM最佳使用量為2g/L，此時(shí)COD、含油率、SS去除率分別為：94.75%、90.98%和99.90%。由此可見，雖然不同的乳化液廢水CPAM用量不同，但對(duì)主要以陰離子表面活性劑的乳化液廢水，CPAM破乳技術(shù)有一定普適性，兩種乳化液廢水處理效果見圖5、圖6。

　　5、結(jié)論

　　本文從乳化液廢水處理化學(xué)破乳機(jī)理出發(fā)，選用陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)做破乳劑，處理不同乳化液廢水，得出以下結(jié)論：

　　(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)所用乳化液廢水有較好的處理效果，處理?xiàng)l件為：在150r/min攪拌下，CPAM投加量0.25g/L，反應(yīng)10min，COD、含油率、SS去除率分別為：75.37%、97.04%和100%，破乳效果好，效率高;

　　(2)選用其他某廠家乳化液廢水及某公司震動(dòng)膜超濾系統(tǒng)處理不同來源乳化液廢水產(chǎn)生的濃縮液實(shí)驗(yàn)中，所選第一種乳化液廢水CPAM投加量為1.2g/L，此時(shí)COD、含油率、SS去除率分別為：90.64%、98.04%和99.92%;某公司震動(dòng)膜超濾系統(tǒng)處理不同來源乳化液廢水過程中產(chǎn)生的高濃度濃縮液CPAM投加量為2g/L時(shí)，COD、含油率、SS去除率分別為：94.75%、90.98%和99.90%。結(jié)果表明，對(duì)主要以陰離子表面活性劑的乳化液廢水，CPAM破乳技術(shù)有一定普適性，但不同乳化液廢水破乳劑CPAM用量不同;

　　(3)破乳過程中產(chǎn)生的油泥具有較高的熱值，可送往焚燒處理或作為替代性燃料使用。(來源：集惠瑞曼迪斯(上海)環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司，瑞曼迪斯(上海)工業(yè)科技有限公司)